抑制風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)影響的儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化配置及控制研究

【摘要】：開(kāi)發(fā)利用大規(guī)模再生能源為解決世界性的能源危機(jī)與環(huán)境污染問(wèn)題開(kāi)辟了新途徑,對(duì)改善能源結(jié)構(gòu)并保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。鳳能是目前最具大規(guī)模商業(yè)化開(kāi)發(fā)潛能的非水能可再生資源,風(fēng)力發(fā)電聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)風(fēng)能大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的有效途徑。但是,風(fēng)電功率具有的波動(dòng)性和間歇性對(duì)其接入電網(wǎng)帶來(lái)了顯著不利影響,使得大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)的能力受到限制。因此,在保證既有電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下,如何多接納風(fēng)電成為亟需解決的問(wèn)題。 儲(chǔ)能系統(tǒng)可以適時(shí)吸收釋放功率,為平抑風(fēng)電功率波動(dòng)、提高風(fēng)電接入電網(wǎng)的能力提供了有效的手段。目前儲(chǔ)能系統(tǒng)成本昂貴,其充放電控制方式可顯著影響其使用壽命,所以開(kāi)展儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行控制策略、容量配置和經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方面的研究工作,具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。 本文首先分析了直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組的主電路和控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,構(gòu)建了包含電池單元、雙向斬波電路和并網(wǎng)逆變器的儲(chǔ)能系統(tǒng),根據(jù)系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)了主電路參數(shù),采用反饋線性化理論設(shè)計(jì)了并網(wǎng)變流器的功率解耦控制器,提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率和功率控制效果。 分析了單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組-風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的波動(dòng)特性,從時(shí)域和頻域兩個(gè)角度對(duì)其歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,揭示了風(fēng)電功率波動(dòng)特征,為確定風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝位置、吞吐功率和容量需求以及爬坡率要求奠定了基礎(chǔ)。 為降低風(fēng)電功率的隨機(jī)波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)造成的不利影響,采用了低通濾波算法平滑并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)輸出有功功率的風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)行控制策略。通過(guò)對(duì)比分析單獨(dú)采用電池或超級(jí)電容器為儲(chǔ)能單元的方案的利弊,提出了采用電池-超級(jí)電容器混合儲(chǔ)能的方案,研究了兩者的配比關(guān)系及其對(duì)平抑效果的影響。最后對(duì)比分析了上述三種方案的經(jīng)濟(jì)特性。 設(shè)計(jì)了電網(wǎng)低谷時(shí)段風(fēng)電接納容量算法,提出了在儲(chǔ)能系統(tǒng)低谷時(shí)刻提高電網(wǎng)接納風(fēng)電容量的方法,分析了儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。綜合考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資成本與經(jīng)濟(jì)效益,以儲(chǔ)能系統(tǒng)的綜合效益最大為目標(biāo),提出了一種用于松弛電網(wǎng)調(diào)峰能力,提高風(fēng)電接納規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化配置方法。 最后,利用電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD/EMTDC開(kāi)發(fā)了風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)行仿真平臺(tái),基于該平臺(tái)驗(yàn)證了本文提出的并網(wǎng)變流器控制策略的有效性。開(kāi)發(fā)了風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)行模擬物理平臺(tái),驗(yàn)證了本文提出的風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)行控制策略的合理性。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電功率 儲(chǔ)能系統(tǒng) 平抑波動(dòng) 優(yōu)化配置 控制策略
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM76
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-33
• 1.1 課題背景和意義12-13
• 1.2 大規(guī)模風(fēng)電接入給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)的挑戰(zhàn)13-16
• 1.2.1 風(fēng)電發(fā)展態(tài)勢(shì)13-15
• 1.2.2 大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響15-16
• 1.3 大規(guī)模儲(chǔ)能的應(yīng)用研究現(xiàn)狀16-32
• 1.3.1 儲(chǔ)能的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)特性分析16-23
• 1.3.2 大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)在風(fēng)電領(lǐng)域應(yīng)用的研究現(xiàn)狀23-32
• 1.4 本文主要工作32-33
• 第2章 風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)行數(shù)學(xué)模型33-47
• 2.1 永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型33-40
• 2.1.1 風(fēng)力機(jī)數(shù)學(xué)模型33-34
• 2.1.2 永磁同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型34-35
• 2.1.3 背靠背變流器數(shù)學(xué)模型35-36
• 2.1.4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)36-40
• 2.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型40-42
• 2.3 儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制器模型42-46
• 2.3.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)主電路參數(shù)設(shè)計(jì)方法42-44
• 2.3.2 儲(chǔ)能并網(wǎng)變流器的控制策略44-46
• 2.4 本章小結(jié)46-47
• 第3章 風(fēng)電功率波動(dòng)特性分析47-60
• 3.1 風(fēng)電功率波動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)47-48
• 3.1.1 風(fēng)電功率波動(dòng)特性的特征描述47-48
• 3.1.2 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)電功率波動(dòng)的要求48
• 3.2 基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的風(fēng)電功率波動(dòng)特性分析48-59
• 3.2.1 風(fēng)電場(chǎng)基本信息分析48-52
• 3.2.2 風(fēng)電功率波動(dòng)特性分析52-59
• 3.3 本章小結(jié)59-60
• 第4章 平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置及其經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)60-81
• 4.1 平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行特性的評(píng)價(jià)60-68
• 4.1.1 基于低通濾波器的儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行控制策略設(shè)計(jì)60-62
• 4.1.2 儲(chǔ)能平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)62-63
• 4.1.3 風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電功率波動(dòng)平抑的算例分析63-68
• 4.2 不同儲(chǔ)能方案下平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的研究68-80
• 4.2.1 鉛酸電池儲(chǔ)能容量配置研究68-71
• 4.2.2 超級(jí)電容器儲(chǔ)能容量配置研究71-73
• 4.2.3 混合儲(chǔ)能容量配置研究73-80
• 4.3 本章小結(jié)80-81
• 第5章 松弛火電調(diào)峰約束的儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置研究81-98
• 5.1 風(fēng)電與電網(wǎng)負(fù)荷特性分析81-84
• 5.2 既有電網(wǎng)低谷時(shí)刻風(fēng)電最大接納能力計(jì)算84-85
• 5.3 儲(chǔ)能提高風(fēng)電接入容量的方法85-88
• 5.3.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)配置容量與電網(wǎng)提高的風(fēng)電接納空間的對(duì)應(yīng)關(guān)系85-87
• 5.3.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益分析87-88
• 5.3.3 考慮電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化配置88
• 5.4 算例分析88-96
• 5.5 本章小結(jié)96-98
• 第6章 風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)行數(shù)字物理模擬平臺(tái)開(kāi)發(fā)98-112
• 6.1 數(shù)字仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)98-106
• 6.1.1 數(shù)字仿真建模98-101
• 6.1.2 仿真算例及分析101-106
• 6.2 物理樣機(jī)開(kāi)發(fā)106-111
• 6.2.1 物理樣機(jī)結(jié)構(gòu)106-107
• 6.2.2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)107-110
• 6.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析110-111
• 6.3 本章小結(jié)111-112
• 第7章 結(jié)論與展望112-114
• 參考文獻(xiàn)114-123
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果123-125
• 攻讀博士學(xué)位期間參加的科研工作125-126
• 致謝126-127
• 作者簡(jiǎn)介127

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鋰離子電池不同充電深度阻抗譜分析    高飛;唐致遠(yuǎn);

    CNE記者 倪旻

    國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心 張永偉

功率變換器拓?fù)渲写判栽判緭p耗的理論與實(shí)驗(yàn)研究    孔劍虹

獨(dú)立光伏系統(tǒng)中蓄電池管理的研究    歐陽(yáng)名三

風(fēng)光柴蓄復(fù)合發(fā)電及其智能控制系統(tǒng)研究    茆美琴

應(yīng)用于兩輪電動(dòng)車(chē)輛的永磁無(wú)刷直流電機(jī)的研究    譚徽

光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其控制的研究    汪海寧

分布式微網(wǎng)電力系統(tǒng)中多逆變電源的并網(wǎng)控制研究    鞠洪新

超級(jí)電容器儲(chǔ)能應(yīng)用于分布式發(fā)電系統(tǒng)的能量管理及穩(wěn)定性研究    唐西勝

釩氧化還原液流電池研究    羅冬梅

基于混合動(dòng)力與能量回收的液壓挖掘機(jī)節(jié)能研究    張彥廷

太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制策略研究    董密

抽水蓄能、風(fēng)力和光伏電站群聯(lián)合運(yùn)行研究    郭偉釗

電動(dòng)汽車(chē)蓄電池的建模與仿真研究    趙興福

交流勵(lì)磁變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)研究    鄭康

光伏發(fā)電系統(tǒng)的蒙特卡羅序貫仿真和可靠性分析    陳閩江

微機(jī)化電化學(xué)測(cè)試方法的研究    劉渝萍

DSP在電池檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究    張瑞

風(fēng)電場(chǎng)建模和仿真研究    孫建鋒

大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的若干技術(shù)問(wèn)題研究    吳俊玲

基于DSP的高壓直流開(kāi)關(guān)電源的研制    李騰飛

基于MPPT的光伏電池電力應(yīng)用系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)    朱騰

基于釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)功率控制    畢大強(qiáng);葛寶明;王文亮;柴建云;

超級(jí)電容器的應(yīng)用與發(fā)展    胡毅;陳軒恕;杜硯;尹婷;

電力儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用前景分析    張宇;俞國(guó)勤;施明融;楊林青;何維國(guó);衛(wèi)春;

新能源接入綜合系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)    張征;王曉蓉;

含水層儲(chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)的綜合分析和優(yōu)化    鄧真全;馬捷;戴斌;張建棟;

釩電池儲(chǔ)能在光伏發(fā)電中的應(yīng)用前景    陳茂斌;李曉兵;孟凡明;劉效疆;劉聯(lián);張勝濤;

超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)充電模式控制設(shè)計(jì)    馬奎安;陳敏;

風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能容量合理取值范圍分析    盧繼平;朱三立;韓濤;呂東;劉蕾;

基于超級(jí)電容的直流不間斷電源設(shè)計(jì)    聞超;邱瑞昌;趙曉紅;韓嘯一;

大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響及抑制措施研究    許睿超;羅衛(wèi)華;

儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件的介紹與應(yīng)用    肖峻;白臨泉;李振生;梁海深;于波;

平滑可再生能源發(fā)電系統(tǒng)輸出波動(dòng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量?jī)?yōu)化方法    于波;王成山;肖峻;郭力;

漕溪站鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)測(cè)試與分析    張宇;樸紅艷;王新剛;王佳斌;錢(qián)晨巍;

光伏電站儲(chǔ)能系統(tǒng)配置研究    孫慶;何一;

大容量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用及典型設(shè)計(jì)    吳福保;楊波;葉季蕾;薛金花;

可并網(wǎng)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)管理軟件的設(shè)計(jì)方案初探    陳汗青;王國(guó)剛;馮漢春;

高效蓄冷球儲(chǔ)能系統(tǒng)    張曉?shī)^;姬扶生;

混合儲(chǔ)能方案平衡獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)功率變化    侯世英;房勇;孫韜;宋星;

電力儲(chǔ)能在不同電壓等級(jí)配電網(wǎng)中的應(yīng)用    張祖平;劉思革;梁惠施;

相變材料研究    蘭孝征;楊常光;

鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)自主研發(fā)成功    顧定槐

春蘭清潔能源研究院為世博“儲(chǔ)能”    本報(bào)記者 張曄　通訊員 劉月青 周瑩

世界首臺(tái)超導(dǎo)限流—儲(chǔ)能系統(tǒng)樣機(jī)研制成功    陳建輝

儲(chǔ)能：電力生產(chǎn)新環(huán)節(jié) 能源節(jié)約新思路    本報(bào)記者 曹建萍

華中科大磁儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)驗(yàn)收    記者 柯進(jìn) 通訊員 黃志明 實(shí)習(xí)生 趙記輝

世界首臺(tái)超導(dǎo)限流－儲(chǔ)能系統(tǒng)樣機(jī)研制成功    記者　李大慶

夜電日用 存取兩便    記者　 徐瑞哲

我國(guó)首套實(shí)用性釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)投運(yùn)    張宇

上海啟動(dòng)5個(gè)科技節(jié)電項(xiàng)目    楊群

資本掘金儲(chǔ)能業(yè)市場(chǎng)細(xì)分趨向明朗    房田甜

抑制風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)影響的儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化配置及控制研究    李軍徽

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)及其在風(fēng)—儲(chǔ)孤網(wǎng)中的運(yùn)行與控制    彭思敏

可再生能源發(fā)電與微網(wǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的構(gòu)建與控制研究    曾杰

基于混合儲(chǔ)能的風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)功率調(diào)控系統(tǒng)研究    于芃

混合動(dòng)力汽車(chē)復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)匹配與控制策略研究    于海芳

城市軌道交通再生制動(dòng)能量利用技術(shù)研究    許愛(ài)國(guó)

級(jí)聯(lián)多電平STATCOM/BESS的關(guān)鍵控制技術(shù)研究    史晏君

超級(jí)電容器直流儲(chǔ)能系統(tǒng)分析與控制技術(shù)的研究    張慧妍

省級(jí)調(diào)度中心風(fēng)電場(chǎng)調(diào)度管理技術(shù)支持系統(tǒng)關(guān)鍵問(wèn)題研究    白永祥

風(fēng)電場(chǎng)并入電網(wǎng)的調(diào)控理論研究    王成福

提高風(fēng)電接入能力的大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置研究    馮曉東

儲(chǔ)能系統(tǒng)在風(fēng)電場(chǎng)中的應(yīng)用    吳少峰

提高風(fēng)電接入能力的儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化配置    熊雄

利用儲(chǔ)能系統(tǒng)平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的仿真研究    宇航

大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)的控制與保護(hù)策略研究    徐濤

應(yīng)用于平抑風(fēng)電功率波動(dòng)的多類型儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置與協(xié)調(diào)控制研究    洪海生

混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略與容量配置研究    謝石驍

儲(chǔ)能系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)及其運(yùn)行控制的研究    朱昱

配合風(fēng)電接入的儲(chǔ)能系統(tǒng)研究    黃俊

儲(chǔ)能系統(tǒng)提高風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的研究    陳偉